本发明专利技术属于网络设备技术领域，具体涉及一种多样化网络模态共存的转发装置及方法，该装置包括前端处理单元、在线可编译单元和后端处理单元，前端处理单元用于数据包的预处理，将数据包引导至相应的网络模态处理；在线可编译单元用于支持多种网络模态处理逻辑独立编译，动态加/卸载，每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑；后端处理单元用于根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头，实施自定义的多模态网络数据报文混合调度策略。本发明专利技术打破了传统网络设备单一的网络处理逻辑，可支持多种网络模态处理逻辑共存。辑共存。辑共存。
【技术实现步骤摘要】
多样化网络模态共存的转发装置及方法
[0001]本专利技术属于网络设备
，具体涉及一种多样化网络模态共存的转发装置及方法。
技术介绍
[0002]随着工业互联网、车联网、全息通信、物联网等深入发展，未来将会有海量差异化的通信主体和多样化异构网络的接入，互联网将迎来“人
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机
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物”万物互联的新时代。传统的网络设备功能是与硬件绑定的，一旦网络设备出厂完成，其网络设备的功能便是固定不变的，充其量只能对其流表规则、部分参数进行配置。网络设备的功能和处理逻辑由厂商垄断。此外，互联网采用尽力而为的转发方式缺乏质量保障，不支持各种各样的数据包调度算法表达，难以支撑更多对时延和吞吐量有较高要求的应用。随着可编程数据平面的深入发展，尤其是P4等数据平面可编程特定语言的出现，进一步打破了“网络僵化”，加速了数据平面的创新。然而，当前可编程数据平面提供了独占的数据平面抽象，难以同时支持多个网络环境，且相互嵌套的网络功能处理逻辑会引发新的问题，如多个网络功能间逻辑冲突，或一个网络处理逻辑消耗超过公平份额的资源导致资源冲突等，无法满足未来万物互联的多元化网络场景的需求。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提出一种多样化网络模态共存的转发装置及方法，打破了传统网络设备单一的网络处理逻辑，可支持多种网络模态处理逻辑共存。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下的技术方案：本专利技术提供了一种多样化网络模态共存的转发装置，包括：前端处理单元，用于数据包的预处理，将数据包引导至相应的网络模态处理；在线可编译单元，用于支持多种网络模态处理逻辑独立编译，动态加/卸载，每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑；后端处理单元，用于根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头，实施自定义的多模态网络数据报文混合调度策略。
[0005]进一步地，所述前端处理单元包括解析模块一和匹配/动作模块一，所述解析模块一用于解析数据包外部包头，所述匹配/动作模块一用于识别数据包所属的网络模态，并将数据包送入相应的网络模态。
[0006]进一步地，所述在线可编译单元包括多种网络模态，每种网络模态均包括解析模块二、匹配/动作模块二、队列调度模块和逆解析模块一，所述解析模块二用于解析数据包网络模态包头，所述匹配/动作模块二用于执行预定义的匹配/动作逻辑获得数据包的出端口，所述队列调度模块用于实施每种网络模态内部自定义的优先级或者公平性调度策略，所述逆解析模块一用于对数据包重新封装网络模态包头。
[0007]进一步地，所述后端处理单元包括匹配/动作模块三、逆解析模块二和混合调度模
块，所述匹配/动作模块三用于根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头和执行其他必要的数据包处理操作，所述逆解析模块二用于封装数据包外部包头，所述混合调度模块用于对不同模态的数据包执行混合调度。
[0008]进一步地，所述混合调度模块包括队列准入策略子模块、多个先入先出队列和调度策略子模块，所述队列准入策略子模块用于针对不同模态的数据包实施自定义的入队策略；所述多个先入先出队列只能从队列尾部排队，从队列的头部出列；所述调度策略子模块用于针对不同的先入先出队列执行不同的配置策略，以执行数据包调度。
[0009]进一步地，该装置还包括编译器，用于将每种网络模态的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的网络程序，编译到相应的硬件设备中。
[0010]本专利技术还提供了一种多样化网络模态共存的转发方法，包含以下步骤：前端处理单元检查数据包外部包头，解析数据包外部包头，执行匹配/动作逻辑识别数据包所属的网络模态，并将数据包送入相应的网络模态；每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑；根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头，实施自定义的多模态网络数据报文混合调度策略。
[0011]进一步地，每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑，包括：每种网络模态解析数据包网络模态包头，执行预定义的匹配/动作逻辑获得数据包的出端口，同时实施每种网络模态内部自定义的优先级或者公平性调度策略，待数据包处理完毕后，逆解析动作对数据包重新封装网络模态包头，并将数据包送到后端处理单元。
[0012]进一步地，多模态网络数据报文混合调度策略具体包括：队列准入策略子模块针对不同模态的数据包实施自定义的入队策略；多个先入先出队列只能从队列尾部排队，从队列的头部出列；调度策略子模块针对不同的先入先出队列执行不同的配置策略，以执行数据包调度。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、多种网络模态可在同一个网络设备上共存，并运行不同的报文格式、路由协议、交换方式等转发逻辑。每种网络模态都拥有独立完整的处理逻辑，维护各自特定的计算、存储、转发资源，支持独立编译与运行，可编译到不同的硬件平台包括FPGA、CPU和GPU等。因此使用一个网络设备就能满足多元化网络场景的需求。
[0014]2、每种网络模态都能按照预先分配的物理资源处理和发送报文，每种网络模态内部支持自定义的队列调度，可实现网络模态内部数据包的优先级调度，以满足网络模态内部不同业务流的QoS需求；各网络模态之间可执行自定义的混合调度策略，以满足不同网络模态的QoS需求，支持资源按需分配和流量差异化服务的能力。
[0015]3、除了前端处理单元和后端处理单元，每种网络模态只能处理到其所属的流量，无法接触其他网络模态的流量，实现了流量隔离。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例的多样化网络模态共存的转发装置的结构框图；图2是本专利技术实施例的以太网MAC帧格式；图3是本专利技术实施例的后端处理单元的混合调度模块的结构框图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如图1所示的，本实施例的多样化网络模态共存的转发装置包括前端处理单元、在线可编译单元和后端处理单元；前端处理单元执行数据包的预处理，将数据包引导至相应的网络模态处理；在线可编译单元支持多种网络模态处理逻辑独立编译，动态加/卸载，每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑，平衡网络模态对运行时编程灵活性和转发性能等需求；后端处理单元根据网络模态的处理结果更新数据包外部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多样化网络模态共存的转发装置，其特征在于，包括：前端处理单元，用于数据包的预处理，将数据包引导至相应的网络模态处理；在线可编译单元，用于支持多种网络模态处理逻辑独立编译，动态加/卸载，每种网络模态运行自定义的解析、匹配/动作、队列调度和逆解析的处理逻辑；后端处理单元，用于根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头，实施自定义的多模态网络数据报文混合调度策略。2.根据权利要求1所述的多样化网络模态共存的转发装置，其特征在于，所述前端处理单元包括解析模块一和匹配/动作模块一，所述解析模块一用于解析数据包外部包头，所述匹配/动作模块一用于识别数据包所属的网络模态，并将数据包送入相应的网络模态。3.根据权利要求1所述的多样化网络模态共存的转发装置，其特征在于，所述在线可编译单元包括多种网络模态，每种网络模态均包括解析模块二、匹配/动作模块二、队列调度模块和逆解析模块一，所述解析模块二用于解析数据包网络模态包头，所述匹配/动作模块二用于执行预定义的匹配/动作逻辑获得数据包的出端口，所述队列调度模块用于实施每种网络模态内部自定义的优先级或者公平性调度策略，所述逆解析模块一用于对数据包重新封装网络模态包头。4.根据权利要求1所述的多样化网络模态共存的转发装置，其特征在于，所述后端处理单元包括匹配/动作模块三、逆解析模块二和混合调度模块，所述匹配/动作模块三用于根据网络模态的处理结果更新数据包外部包头和执行其他必要的数据包处理操作，所述逆解析模块二用于封装数据包外部包头，所述混合调度模块用于对不同模态的数据包执行混合调度。5.根据权利要求4所述的多样化网络模态共存的转发装置，其特征在于，所述混合调度模块包括队列准入策略子模块、多个先入...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇翔，董永吉，李子勇，李军飞，张风雨，田乐，李梦龙，郭康，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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